酶在动物性食品加工中的应用

1、酶在动物性食品加工中的应用、主要内容、酶在肉制品生产中的应用、酶在乳制品工业中的应用、酶在肉制品加工中的应用、蛋白酶水解物的生产及在食品中的应用蛋白质水解通常是为了提高营养价值、改善食品质量、增加溶解性、减少泡沫或粘结性、改善乳化性、去除气味和有毒物质等。随着水解度的增加，蛋白质逐渐形成蛋白胨、肽和氨基酸的混合物。酸水解和碱水解已经使用了至少100年。酸或碱水解可破坏L型氨基酸并形成D型氨基酸。产品复杂，蛋白质营养损失较大。与酸法和碱法相比，酶法水解效率更高，条件温和，在营养物质的保留方面具有无可比拟的优势。用于水解蛋白质的酶是蛋白酶动物蛋白酶：胰蛋白酶和胃蛋白酶，它们具有良好的水解效果，但价

2、格昂贵且有许多副反应；植物蛋白酶：木瓜蛋白酶和菠萝蛋白酶，水解效率低，反应时间长，受外界因素影响大，成本高；微生物蛋白酶：碱性蛋白酶和中性蛋白酶具有较高的酶活性，可通过工业生产获得。由于其低廉的价格和功能特性，蛋白质分子在蛋白质水解过程中发生很大变化：可解离基团(NH4，COO-)的数量增加；亲水性和静电荷量的增加；分子内的疏水残基暴露出来；功能特性，如溶解性、粘度、乳化性、起泡性、凝胶性和风味，已经发生了变化。蛋白质酶解物在较宽的pH值、温度、氮浓度和离子强度范围内具有较好的溶解性。通过控制水解度可以改善水解蛋白的乳化性能，但水解程度高的蛋白乳化能力下降幅度大，乳化稳定性差。与蛋白质相比，蛋

3、白质酶解物的粘度明显降低，加热时不会发生凝胶变性，因此具有良好的热稳定性。当蛋白质水解到一定程度时，就会产生苦味肽。苦味肽含有一些长链烷基侧链或芳香族侧链，具有很强的疏水性。通过控制水解度可以减少苦味肽的产生。蛋白质酶解物由于其物理化学性质的改善，其应用得到了极大的拓展。蛋白质在等电点的低溶解度限制了其作为营养强化剂的应用，而蛋白质水解物的溶解度在等电点增加，这通常用于水果饮料的蛋白质强化。这种增加溶解度的特性对于低过敏性婴儿食品和含有水解产物的营养食品的加工非常重要。因为一些矿物质元素经常在用蛋白质水解物强化的营养食品中被强化，所以要求蛋白质水解物在高离子强度下应该是稳定的。与蛋白质相比，蛋

4、白质的酶水解产物的粘度降低，并且流变性质的这种变化使得加工更容易，例如输送、搅拌和喷雾干燥。蛋白质酶解物作为一种优质氮源，在营养和保健方面对人类极具吸引力。由于蛋白质水解物已被酶消化，主要成分是小肽，小肽比蛋白质更容易消化和吸收。此外，由于其低分子量，与蛋白质相比，其过敏性明显降低。当肽的分子量小于2000时，其致敏性基本消失，这使得它被广泛用于医疗食品中，如补充因各种原因引起的营养不良患者的营养，也可用于运动员食品中以补充消耗的体力。2.明胶的生产和应用，以新鲜牛皮和猪皮为原料，采用全套不锈钢设备，严格筛选新鲜骨皮，经过反复清洗浸泡、脱脂中和、蒸煮液化、杀菌过滤、浓缩干燥等。产生的明胶是一种

5、无味、无色(微黄)、半透明和坚硬的无定形物质，不溶于有机溶剂，具有强吸水性和高粘度。明胶是肽分子的聚合物和胶原蛋白的水解产物，因此它可以用作添加剂。由于其独特的理化性质和高营养价值，我们生产的食用明胶富含人体必需的18种氨基酸。可直接制成浓汤、果冻、肉罐头、水晶果冻、沙拉、蛋黄汁、糖霜、奶油糖果、香酱、巧克力、饮料和啤酒等。工业明胶无色至浅黄色，透明或半透明等。它无味无嗅。吸水并在冷水中膨胀。广泛应用于纺织、印刷、印染、塑料、电子、国防、航空、砂布砂纸、火柴、油墨、橡胶包装、工艺品裱糊、木质家具、皮革抛光、印染上浆、冶金镀液、钞票涂布、化妆品发胶等行业和部门。有用于提取水解动物蛋白的低粘度、低

6、灰分的工业明胶，以及专门用作饲料添加剂的工业明胶。近年来，我国对明胶酶法提取的研究主要集中在食品方面。碱法生产明胶污染严重，国内外越来越多地开展了用酶法代替碱法的研究。近年来，国外已经申请了许多相关专利，呈上升趋势。中国早在1990年就拥有相关专利。该专利方法如下：首先，将脂肪酶、酶活化剂和碱性蛋白酶加入预处理后的动物剁碎皮中，在36-42下进行酶浴；然后在基质中加入氢键破坏剂和交联破坏剂或碱处理胶溶；最后，当酸碱度为3.5-6.5和65-75时，生产周期比传统方法大大缩短，专利没有提供最终产品性能的信息。肉的嫩度是消费者的一项重要质量指标，在屠宰操作中受多种因素的影响。屠宰后立即出售的肉的质

7、量不高，因为动物尸体在良好的储存条件下应该有足够的悬挂时间来产生足够的嫩度和风味。这个过程被称为屠宰后的肉成熟。成熟后，肉变嫩，这主要是由于肌肉中内源酶的作用。为了加速成熟，利用外源酶提高肉的嫩度已逐渐应用于生产中。内源性酶，(1)蛋白酶钙激活剂，最重要的肌肉蛋白酶，在中性的酸碱度是活跃的，被认为在促进肌原纤维的衰减中起重要作用。有两种主要的同源钙激活剂(钙激活剂)和M钙激活剂(钙激活剂)。此外，肌肉中还有一种天然蛋白抑制剂，钙蛋白酶抑制剂蛋白，它们共同构成钙激活酶系统。在酸性条件下具有活性的蛋白酶溶酶体蛋白酶(包括内肽酶和外肽酶)已被广泛研究。与肉成熟最相关的内肽酶是组织蛋白酶b、d、h和L

8、.组织蛋白酶D在pH5以下最有效，但在环境温度以下对完整肌原纤维的活性较低，因此在冷藏条件下对肉的成熟没有影响。组织蛋白酶B能削弱肌原纤维的Z盘、M线和A带，肌动蛋白和肌球蛋白优先被降解。组织蛋白酶H能降解肌球蛋白，但对完整肌原纤维无明显影响。组织蛋白酶L是弱化肌原纤维的最有效的溶酶体酶。在pH4.5-5时最有效，并能降解肌原纤维蛋白，如肌球蛋白轻链和重链、肌动蛋白、原肌球蛋白、伴随肌动蛋白、膜联蛋白和副肌动蛋白。在硬肉条中加入过量的钙离子足以激活M钙激活酶，加速成熟，并在24小时内达到完全嫩化。钙蛋白酶可以参与成熟的早期阶段，但组织蛋白酶在成熟的后期阶段更有效。酸碱度的降低降低了溶酶体的稳定

9、性，从而使酶渗漏到基质中，最终进入细胞外空间。电刺激可导致快速和早期的酸碱度下降，并加速溶酶体酶的释放，这可能在改善压痛方面发挥作用。外源酶和粗木瓜蛋白酶因其安全性和价格低廉而被广泛用作肉类嫩化剂。这种酶由干乳胶制成，以粉末形式出售，在世界许多地方生产。虽然菠萝蛋白酶、无花果蛋白酶和其他一些蛋白酶在降解结缔组织方面具有较高的效率，但它们的生产成本较高或安全性不如木瓜蛋白酶。木瓜蛋白酶在40-70对蒸煮过程中的肌原纤维蛋白活性最强，但对冷却肉几乎没有蛋白水解活性。在60以上的温度下，胶原纤维开始变性，变得容易被木瓜蛋白酶降解，在70附近最易断裂。用外源酶处理肉类有几种方法：撒粉、浸泡、多针注射混

10、合和血管抽吸；2.酶在水产品生产中的应用；1.甲壳质，又称几丁质，是一种脱乙酰酶，广泛存在于甲壳动物和昆虫中，也存在于大量的真菌细胞壁中，是自然界中仅次于纤维素的第二大生物有机资源。它是由N-乙酰氨基-D-葡萄糖单体通过-1，4产生的。当分子中的乙酰基被部分或完全除去时，形成所谓的脱乙酰壳多糖并变成N-氨基葡萄糖。壳聚糖分子中有许多游离氨基，它们带正电荷，具有活性化学性质。它易于化学改性，可溶于中性和酸性水溶液，具有广泛的应用价值。例如，它用于污水处理、饮用水和饮料的澄清、食品防腐剂、增稠剂、稳定剂等。此外，据报道，壳聚糖具有许多保健功能，可作为膳食纤维添加到食品中。甲壳质脱乙酰酶(CDA)能

11、催化甲壳质分子上乙酰基的水解，可用来代替现有的浓碱裂解生产高质量的壳聚糖。这不仅可以解决目前壳聚糖生产中的环境污染问题，而且可以生产出化学方法无法解决的壳聚糖产品质量问题，因此该酶在工业应用中具有重要的潜在价值。几丁质酶和壳聚糖酶，由于其水溶性差，限制了壳聚糖的应用。近年来，壳寡糖作为壳聚糖的降解产物，被发现具有独特的生理功能，良好的水溶性，更有利于人体吸收，可作为食品添加剂应用于食品工业。因此，筛选产几丁质酶和壳聚糖酶的微生物，通过酶法制备壳寡糖已成为目前的研究热点。几丁质酶是一种复杂的酶体，主要含有两种相互协同作用的酶。几丁质酶随机降解甲壳质，产生壳二糖和少量壳三糖。N-乙酰葡糖胺酶，也称

12、为壳二糖酶，水解壳二糖生成N-乙酰葡糖胺。壳聚糖酶是一种专门降解壳聚糖的水解酶。这种酶不水解胶态甲壳质，但能完全降解脱乙酰壳聚糖。分子量为10000-50000，最适酸碱度为4.0-8.0，最适温度为30-70，等电点为8.0-10.1，产品为聚合度为2-4的壳寡糖。壳聚糖酶根据水解产物的不同可分为内切酶和核酸外切酶。内切酶的作用方式是随机切断壳聚糖链，生成分子量较小的低聚糖，适用于制备壳寡糖。核酸外切酶从糖链的非还原端一个接一个地切割单糖残基，产物是氨基葡萄糖。卡拉胶酶，卡拉胶广泛应用于食品、医药、化工等行业。目前，从海洋麒麟菜和马尾藻中提取的卡拉胶仍采用酸碱法，且在高温下进行，反应复杂，污

13、染严重。卡拉胶不仅用作食品添加剂，而且不同链长卡拉胶的降解产物在临床上也具有抗凝血性和低毒性。因此，卡拉胶的酶降解具有重要的学术价值和广阔的应用前景。微生物角叉菜聚糖酶的生产菌株包括海洋细菌、链格孢菌和纤维噬菌体属的细菌。转谷氨酰胺酶、转谷氨酰胺酶(TGase)或蛋白质-谷氨酰胺-转谷氨酰胺酶是能够催化多肽或蛋白质的谷氨酰胺残基的-羟胺基(酰基的供体)与许多伯胺化合物(酰基受体)之间的酰基转移反应的酶，其中酰基受体包括蛋白质赖氨酸的-氨基。当没有伯胺底物时，水将成为酰基的受体，从而催化谷氨酰胺残基的脱氨基反应。转化酶可以通过胺的引入、交联和脱氨基来修饰蛋白质。转谷氨酰胺酶在水产品加工中的应用，

14、转谷氨酰胺酶可以提高鱼糜制品的硬度，并且随着酶制剂用量的增加，鱼糜制品的硬度也可以显著提高。转谷氨酰胺酶也影响鱼糜制品的弹性。随着酶添加量的增加，鱼糜制品的弹性也显著提高。添加转谷氨酰胺酶可以提高鱼糜制品的硬度和弹性，使鱼糜满足高品质鱼糜的要求。酶在乳品工业中的应用在欧美，牛奶和奶酪是产量和人均消费量都相当可观的主要食品之一。随着中国人民生活水平的提高和消费观念的转变，对牛奶和奶酪等乳制品的需求正在上升。内源酶和外源酶都与乳制品的生产和质量密切相关。目前，在乳品工业中起重要作用的酶主要有凝乳酶、蛋白酶、乳糖酶、脂肪酶和过氧化氢酶。它主要用于控制乳制品的质量，提高奶酪的成熟速度和处理废乳清。牛奶

15、中的酶有三种来源：牛奶中有多种酶，这是由于在乳汁分泌和挤奶后微生物代谢产生的白细胞破裂而产生的，但与乳制品生产相关的主要酶是水解酶和氧化酶。水解酶，(1)脂肪酶：牛奶中至少有两种脂肪酶，一种是仅附着在脂肪球膜上的膜脂肪酶，这在正常牛奶中不常见，但经常出现在最终牛奶、乳腺炎牛奶和其他异常生理牛奶中。另一种是脱脂牛奶中与酪蛋白结合的脂肪酶。脂肪酶的分子量一般为7000-8000，最适温度为37，最适pH为9.0-9.2。钝化温度至少为80-85。乳脂被脂肪酶水解产生游离脂肪酸，使牛奶产生脂肪分解的腐臭气味，这是乳制品尤其是奶油生产中常见的问题。为了抑制脂肪酶的活性，黄油生产中通常采用至少80-85

16、的高温或超高温处理。(2)磷酸酶：酸性磷酸酶存在于乳清中，吸附在脂肪球膜上的碱性磷酸酶的最适酸碱度为7.6-7.8，加热60分钟、30分钟或71-75分钟、15-30秒后可被钝化，因此这一性质可用于检测牛奶中的低温蛋白酶来源于牛奶本身和被污染的微生物。大多数是细菌酶，它们水解蛋白质形成蛋白胨、多肽和氨基酸。其中，乳酸菌形成的蛋白酶在奶酪中具有重要意义。蛋白酶在75-80时被破坏，可在70以下长期稳定受热。在37-42时，蛋白酶在弱碱性环境中作用最大，在中性和酸性环境中作用减弱。牛奶中的过氧化氢酶主要来自白细胞的细胞成分，尤其是初乳和乳腺炎牛奶。过氧化氢酶的测定可用于确定牛奶是乳腺炎牛奶还是其他

17、异常牛奶。加热65分钟和30分钟后，95%的过氧化氢酶将失活；加热75分钟和20分钟后，它被100%钝化。(2)过氧化物酶过氧化物酶是牛奶中发现的最早的酶，它能促进过氧化氢的分解，产生活性的新生态氧，从而氧化牛奶中的多酚、芳香胺和一些化合物。主要来自白细胞的细胞成分是牛奶中固有的酶，白细胞的数量与细菌无关。最适温度为25，最适pH为6.8，钝化温度和时间分别为76和20分钟。77-78、5min85、10秒.通过测量过氧化物酶的活性，我们可以判断牛奶是否经过热处理或热处理的程度。还原酶还原酶是由挤奶后进入牛奶的微生物代谢产生的。它能把甲基蓝还原成无色。牛奶中还原酶的含量与微生物的污染程度呈正相关，因此可以通过测定还原酶的活性来判断牛奶的新鲜度。2.奶酪凝乳酶的生产和应用凝乳酶是一种天冬氨酸蛋白酶，存在于泌乳犊牛的第四胃，以非活性酶原的形式分泌。随着小牛的生长，当它们从母乳变成草和谷物时，凝乳酶的量减少，而胃蛋白酶的量增加。凝乳酶从非活性酶原变为活性酶时发生部分水解，分子量从36000降至31000。在pH5时，酶原主要通过自催化作用激活，而在pH2时，激活过程进行得非常快。凝乳酶在pH5.56.5时最稳定，但在pH3